DE69423017T2

DE69423017T2 - Farbige Kunststofflinse und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE69423017T2
Application number: DE69423017T
Authority: DE
Inventors: Yuko Kawamura; Ichiro Ono
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2014-03-12
Also published as: US5830578A; DE69423017D1; US6027816A; EP0615144A3; EP0615144B1; EP0615144A2; CA2118738C; JPH06265830A; CA2118738A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine farbige Kunststofflinse und ein Verfahren zu deren Herstellung und insbesondere auf eine farbige Kunststofflinse, die sich während des Aufbringens einer Oberflächenhärtungsschicht nicht entfärbt.
Kunststofflinsen haben die Eigenschaft, leicht zu formen, lichtbeständig und bruchfest und leicht mit Farbstoffen färbbar zu sein, so daß sie in den letzten Jahren weite Verbreitung als optische Linsen bzw. Gläser und speziell als optische Linsen für Brillen gefunden haben. Der Vorteil, daß Kunststofflinsen leicht mit Farbstoffen zu färben sind, ist besonders wichtig für die äußere Gestaltbarkeit und das Abschatten von Brillengläsern. Es ist abgeschätzt worden, daß mindestens 70% der Kunststoff-Brillengläser auf dem Markt gefärbt sind. Dies vorausgesetzt, besteht ein wachsender Bedarf nach einem Färbeverfahren mit hohem Produktionsvolumen, welches ebenso eine gleichmäßige und konsistente Farbe wie auch eine große Vielzahl von Farben liefert. Das verbreitetste Verfahren zum Färben von Kunststofflinsen ist das sogenannte Eintauchfärbverfahren. Gemäß diesem Verfahren wird eine Farbstofflösung hergestellt, in der der Farbstoff in einer Lösung aus Wasser und einem oberflächenaktiven Mittel dispergiert ist. Die Kunststofflinse wird unter Erwärmen in die Farbstofflösung eingetaucht. Als Alternative zum erwähnten Eintauchfärbeverfahren wird in der JP-B-35-1384 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem zum Färben von Kunststofflinsen ein organisches Pigment sublimiert wird. Als weitere Alternative wird in der JP-B-56-153321, JP-B-56-159376 und JP-B-1-277814 ein Verfahren des Sublimierens eines sublimierenden Farbstoffs zum Färben von Kunststofflinsen vorgeschlagen.
Weil die Oberflächenhärte einer unmodifizierten Kunststofflinse ungenügend ist, weist sie Nachteile auf wie die, daß die Linse leicht zerkratzt und sich Oberflächenreflexionen zeigen, indem Bilder und Gegenstände unruhig erscheinen. Um die Oberflächenhärte zu verbessern, wird eine Deckschicht auf Siliciumbasis auf das Grundmaterial der Linse aufgebracht, und um die Oberflächenreflexion zu verbessern, werden anorganische Substanzen aus der Gasphase auf die Oberfläche der Linse abgeschieden, um eine Reflexionsverhinderungsschicht zu bilden. Harte Deckschichten auf Siliciumbasis und anorganische Reflexionsverhinderungsschichten reduzieren jedoch die Stoßfestigkeit der Kunststofflinse.
Um die Stoßfestigkeit der Kunststofflinse zu verbessern, ist es nötig, die Oberfläche durch Aufbringen einer Primer-Schicht zwischen das Linsen-Grundmaterial und die silicon-basierte harte Deckschicht zu verbessern. Als Beispiel für dieses Verfahren ist der Vorschlag eines Epoxyharzes als Primer-Zusammensetzung vorgeschlagen worden (JP-B-60-214301). Alternativ hierzu ist vorgeschlagen worden, ein Acrylpolyol und eine multifunktionelle organische Isozyanatverbindung als Primer- Zusammensetzung zu verwenden (JP-B-61-114203).
Beim Verfahren des Eintauchens in eine Farbstofflösung, welches das herkömmliche Verfahren zum Färben von Kunststofflinsen darstellt, treten tendenziell erhebliche Änderungen im Farbton auf. Diese sind das Ergebnis von Schwankungen in de Konzentration des dispergierten Farbstoffs in der Farbstofflösung, des Anteils an Färbehilfsmitteln, der Temperatur der Farbstofflösung und der Farbstoffaffinität des Kunststofflinsen-Grundmaterials. Es ist daher schwierig, gleichmäßig und konsistent gefärbte Kunststofflinsen in großen Mengen unter Einsatz des Eintauchfärbeverfahrens zu erhalten.
Darüber hinaus gibt es, weil die Dampf- bzw. Gasphase-Färbeverfahren gemäß der JP-B-56-153321 und JP-B-56-159376 feste Affinitäts-Farbstoffe oder feste Farbstoffe vom Block-Typ benutzen, Probleme dahingehend, daß der Farbstoff auf der Linsenoberfläche nicht gleichmäßig erwärmt werden kann. Weiterhin ist es bei den Gasphasen-Färbeverfahren schwierig, die Farbstoffkonzentration einzustellen. Mit dem in der JP-B-1-277814 beschriebenen Färbeverfahren ist es erforderlich, eine Vakuum-Umgebung bereitzustellen.
Zusätzlich zu den erwähnten Problemen wird der Farbstoff auf der Oberfläche der Kunststofflinse in Form von Molekülen aufgebracht. Kunststofflinsen, welche mittels des Eintauchfärbeverfahrens oder des Gasphasen-Färbeverfahrens gefärbt wurden, zeigen daher Probleme bei der Lichtbeständigkeit und bei der Festigkeit. Wenn die farbigen Linsen lange Zeit im Einsatz sind und im Sommer durch starkes Sonnenlicht und im Winter durch vom Schnee reflektierte ultraviolette Strahlen getroffen werden, treten Ver- und Entfärbungserscheinungen auf.
Auf der anderen Seite gibt es beim Färben mittels Pigmentverfahren, wie in JP-B- 35-1384 beschrieben, Probleme hinsichtlich der Handhabbarkeit. Bei diesem Verfahren ist eine Vakuum-Umgebung erforderlich, und es wird eine Behandlungstemperatur zwischen 150 und 200ºC benutzt. Dies führt zu der Gefahr, daß die Kunststofflinse selbst durchdrungen wird, was zu einem Verlust an optischer Qualität führt.
Wenn eine Primer-Schicht auf eine Linse gebracht wird, die durch das Eintauchverfahren gefärbt wurde, und eine silicium-basierte harte Deckschicht durch Eintauchen über die Primer-Schicht gelegt wird, wird die Kunststofflinse in eine Härtungslösung eingetaucht. Das Problem bei diesem Verfahren besteht darin, daß der auf die Linse aufgebrachte Farbstoff in die Härtungslösung austritt bzw. ausgeschieden wird, und dies bewirkt eine Färbung der Härtungslösung. Wenn ein nachfolgendes Eintauchen unter Einsatz derselben Härtungslösung ausgeführt wird, kön nen andere Linsen durch die Härtungslösung gefärbt werden. Es entstehen daher Unterschiede gegenüber dem ursprünglich eingefärbten Farbton nach dem Härtungsverfahren.
Die US-A-4963159 beschreibt eine Kontaktlinse aus einem hydrophilen Polymeren, welches frei ist von COOH, OH, NH&sub2;, NHalkyl, NCO und funktionellen Epoxygruppen und eine ein Pigment und ein Binder-Polymeres mit COOH-, OH-, NH&sub2;- oder NHalkyl-Gruppen enthaltende Farbbeschichtung, sowie eine NCO-Gruppen enthaltende Härtungs-Verbindung aufweist.
Die US-A-5015523 beschreibt eine Kunstharzlinse, die aufeinanderfolgend mit einer (Meth)Acryl-Copolymer-Primer-Schicht, einer gehärteten abriebfesten Schicht aus kolloidaler Kieselerde, die einen Farbstoff oder ein Pigment enthält, und einer anorganischen Antireflex-Oberflächenschicht bedeckt ist.
Die vorliegende Erfindung strebt danach, eine farbige Kunststofflinse mit verbesserter Stoßfestigkeit und Lichtbeständigkeit bereitzustellen, welche leicht und kostengünstig herzustellen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine farbige Kunststofflinse bereitgestellt, welche aufweist: ein Kunststoff-Linsensubstrat, eine stoßbeständige Harzschicht, die auf einer der beiden optischen Hauptflächen des Kunststoff-Linsensubstrates gebildet ist, und eine harte Deckschicht auf Siliciumbasis, die auf der stoßbeständigen Harzschicht gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die stoßbeständige Harzschicht ein in der Harzschicht dispergiertes Pigment aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung einer solchen farbigen Kunststofflinse bereitgestellt, welches aufweist:
a) Bereitstellen eines Kunststoff-Linsensubstrates,
b) Bereitstellen eines stoßbeständigen Harzes,
c) Aufbringen des stoßbeständigen Harzes auf eine der beiden optischen Hauptflächen des Kunststoff-Linsensubstrates zur Ausbildung einer Harzschicht, und
d) Ausbilden einer harten Deckschicht auf Siliciumbasis auf der Harzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß
im Schritt b) ein Pigment in dem stoßbeständigen Harz dispergiert wird.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich und leichter erkennbar, wobei
Fig. 1 eine graphische Darstellung ist, welche die spektralen Durchlässigkeitskurven der farbigen Kunststofflinsen zeigt, die gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden,
Fig. 2 eine graphische Darstellung ist, welche die spektralen Durchlässigkeitskurven der farbigen Kunststofflinsen zeigt, die gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, und
Fig. 3 eine graphische Darstellung ist, welche die spektralen Durchlässigkeitskurven der farbigen Kunststofflinse zeigt, die gemäß dem Vergleichsbeispiel hergestellt wurde.
Die Kunststofflinse gemäß der vorliegenden Erfindung weist beispielsweise ein Kunststoffsubstrat auf, welches durch Polymerisierung einer Monomermischung erhalten wurde. Das Kunststofflinsensubstrat kann enthalten: Polymethyl- Methacrylat oder seine Copolymere, ein Acrylnitril-Stryren-Copolymeres, Polycarbonat, Zelluloseacetat, Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat, Expoxidharz, ungesättigtes Polyesterharz, Polyurethanharz, ein CR-39-Polymeres oder eine oder mehrere Arten von Polyisocyanat oder eine oder mehrere Arten von Polyol und/oder eine oder mehrere Arten von Polythiol.
Die Kunststofflinse weist weiter einen stoßbeständigen Kunstharzfilm mit einem darin dispergierten Pigment auf, der auf einer der optischen Oberflächen des Kunststofflinsensubstrats gebildet ist. Es ist wünschenswert, daß das Pigment einen kleinen Teilchendurchmesser hat, so daß die Transparenz der Linse nicht nachteilig beeinflußt wird. Ultrafeine Pigmente mit einem Teilchendurchmesser von 0,3 pm oder weniger sind geeignet, und solche mit einem Teilchendurchmesser von 0,1 um oder weniger sind besonders wünschenswert. Beispiele für ultrafeine Pigmente, die ihre Funktion gut erfüllen, sind organische Pigmente, wie etwa Phthalocyanin, Azofarbstoffe, Chinacridone, Styrene und Chinophthalone. Geeignete anorganische Pigmente sind beispielsweise Carbonschwarz, titanoxid-beschichteter Glimmer, Ultramarinblau-Pigment, weißer Kohlenstoff und Zinkoxid.
Eine geeignete Menge an Pigment zum Einbinden in den Harzträger ist 0,1 bis 10 g des Pigments pro 40 g des Harzträgers.
Der bei der vorliegenden Erfindung eingesetzte Harzträger sollte ein solcher sein, der härtet, nachdem das Pigment darin dispergiert und die Harzschicht auf die Oberfläche des Linsensubstrates aufgebracht wurde. Thermoplastische Harze und thermohärtende Harze sind besonders bevorzugt.
Beispiele für geeignete Harze sind Vinylchloridharz, Vinylacetatharz, Polyamid, Polyethylen, Polxcarbonat, Polystyren, Phenolharz, Polypropylen, Fluorharz, Butyrolharz, Melaminharz, Polyvinylalkohol, Zelluloseharz, Alkydharz, Acrylharz, Epoxidharz, Urethanharz, Polyesterharz und Harze auf Siliciumbasis. Es kann einer dieser Harze eingesetzt werden, es ist aber auch möglich, verschiedene Arten zu mischen oder Copolymere einzusetzen.
Ein Harzträger, welcher besonders geeignet zum Einsatz bei der vorliegenden Erfindung ist, umfaßt ein Polyurethan, dessen Hauptbestandteile Polyisocyanat und Polyol sind. Die Stoßfestigkeit kann durch Einsatz des Harzes als Träger verbessert werden.
Der Polyurethanharz ist ein thermoplastischer Harz, und seine physikalischen Eigenschaften sind durch die Molekülstruktur und das Molekülgewicht des Diols und des Diisocyanats bestimmt, die unter Entstehung des Polyurethans reagieren. Beispiele geeigneter Diole sind: Alkylenglykol, wie etwa Ethylenglykol, 1,2-Propylenglykol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglykol, Dipropylenglykol und Diethylenglykol; Polyalkylenglykol, wie Polypropylenglykol, Polyethylenglykol und Polytetramethylglykol; Poly(alkylenadipat), wie Poly(ethylenadipat), Poly(diethylenadipat), Poly(tetramethyladipat), Poly(hexamethyladipat) und Poly(neopentylenadipat); Poly-n-Caprolacton; Polybutadien, wie Poly(1,4-Butadien) und Poly(1,2-Butadien); Poly(alkylencarbonat), wie Poly(hexamethylencarbonat); und silicon-basiertes Polyol.
Beispiele für geeignete Diisocyanate sind Aromaten, wie etwa Tolylen-Diisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 1,5-Naphthalendiisocyanat, und 3,3'-Dimethyl- 4,4'-diphenyldiisocyanat und Aliphate, wie 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Isophoron-Diisocyanat, 4,4'-Dicyclohexylmethan-Diisocyanat, Xylen-Diisocyanat, 1,3- Bis(isocyanatmethyl)cyclohexan und Trimethylhexamethyl-Diisocyanat. Es ist auch möglich, andere bekannte Diisocyanate einzusetzen.
Es ist möglich, das Polyurethan mittels allgemein bekannter Verfahren herzustellen, bei denen Metallverbindungen, wie etwa verschiedene Arten von Aminen oder Di-n-butylauryloxystannat, als Katalysatoren eingesetzt werden. Polyurethan mit einer Elongation von 100% oder mehr ist bevorzugt, weil die Stoßfestigkeit sich bei einer Elongation von weniger als 100% nicht sehr verbessert.
Mit einer Harzschichtdicke zwischen 0,01 und 30 um ist die Verbesserung der Stoßfestigkeit merklich, wobei 0,05 bis 20 um besonders bevorzugt sind. Bei Dicken von weniger als 0,01 um ist die Stoßfestigkeit ungenügend, und bei Dicken von 30 um oder mehr verringert sich die Oberflächenprofilierung der Linse während der Beschichtung.
Der Harzträger, der die Polyurethanharzmischung enthält, wird bis zu einer für das Aufbringen der Beschichtung geeigneten Konzentration verdünnt. Die zur Verdünnung einsetzbaren Lösungsmittel sind Kohlenwasserstoffe, Halide, Alkohole, Ketone, Ester und Ether, und es ist auch möglich, andere allgemein bekannte Lösungsmittel einzusetzen. Toluen, Ethylacetat, Methylethylketon und Tetrahydrofuran sind besonders bevorzugt. Diese Lösungsmittel können einzeln oder in einer Mischung von zweien oder mehr eingesetzt werden. Darüber hinaus können die Lösungsmittel mehrere Arten von Einebnungsmitteln zur Verbesserung der Beschichtbarkeit, UV-Absorptionsmitteln und Anitoxidantien zur Verbesserung der Wetterfestigkeit sowie anderer allgemein bekannter Additive enthalten, die die Eigenschaften und Funktion der Schicht verbessern.
Speziell wenn ein Diisocyanat vom Block-Typ als Diisocyanat eingesetzt wird, kann die Gebrauchsdauer bzw. Verarbeitungszeit ausgedehnt werden. Bei einem Diisocyanat vom Block-Typ ist das Isocyanat durch etwas geschützt, welches als Blockungsmittel bezeichnet wird. Wenn im Gegensatz hierzu ein Isocyanat verwendet wird, welches nicht vom Block-Typ ist, läuft die Reaktion des aktivierten Wasserstoffs und des Isocyanats des Polyols bei Raumtemperatur ab, so daß die Gebrauchsdauer bzw. Verarbeitungszeit der Beschichtung extrem kurz wird. Jedoch kann ein Diisocyanat vom Block-Typ erst bei Freisetzen des Blockungsmittels durch Erwärmung mit dem aktivierten Wasserstoff reagieren, was die Gebrauchsdauer bei Raumtemperatur extrem lang macht. Beispiele für Polyisocyanate vom Block-Typ sind Hexamethylen-Diisocyanat, Isophoron-Diisocyanat, 4,4'-Dicyclohexylmethan-Diisocyanat, hydrogeniertes Xylen-Diisocyanat, Addukte, in denen verschiedene Moleküle jeweils durch verschiedene Verfahren angebunden sind, und Isocyanorat, Allophanat, Purett und Carbodiimid, die mit Acetoessigsäure, Malonsäure oder Methylethylketoxim geblockt wurden.
Wie oben erläutert, kann der Harzträger bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer kurzen Zeitspanne eine Harzschicht bilden, da das Lösungsmittel ohne Einsatz einer Polymerisierung oder von Brückenbildungsreaktionen einfach verdunstet werden kann. Weiterhin ist die Gebrauchsdauer extrem lang.
Desweiteren enthält der Harzträger keine Isocyanat-Verbindung. Dies ist insofern nützlich, als es keine Beschränkungen hinsichtlich des eingesetzten Lösungsmittels, von Nebenreaktionen mit Wasser oder von Beeinträchtigungen der Arbeitsumgebung gibt.
Es können allgemein bekannte Verfahren zum Aufbringen der Harzschicht eingesetzt werden, etwa das Schleuderbeschichtungsverfahren und das Eintauchverfahren. Mit diesen Beschichtungsverfahren gibt es keine speziellen Beschränkungen hinsichtlich der Variablen. Es ist von Vorteil, wenn die Linse - falls erforderlich - eine Vorbehandlung - etwa eine Alkali-Vorbehandlung, eine Plasma-Vorbehandlung oder eine Vorbehandlung mit ultravioletten Strahlen - erfährt.
Bei der Bildung der Harzschicht ist es, nachdem der Harzträger auf die Linse aufgebracht wurde, erforderlich, die Linse auf 100 bis 140ºC und idealerweise auf 110 bis 130ºC zu erwärmen. Bei Temperaturen unterhalb von 100ºC wird das Blockungsmittel des Polyisocyanats vom Block-Typ nicht freigesetzt, so daß die Härtungsreaktion nicht voranschreitet. Andererseits deformiert sich bei Temperaturen oberhalb von 140ºC die Linse. Bei geeigneter Temperatur liegt die erforderliche Härtungszeit zwischen 15 und 90 Minuten, wobei sie von der Erwärmungstemperatur abhängt.
Bei einer Harzschichtdicke zwischen 0,01 und 30 um ist die Verbesserung der Stoßfestigkeit merklich, wobei eine Dicke zwischen 0,05 und 20 um besonders wünschenswert ist. Bei Dicken von weniger als 0,01 um ist die Stoßfestigkeit ungenügend, und bei Dicken von 30 um oder mehr wird die Profil-Unregelmäßigkeit durch das Beschichten der Linse verringert.
Es ist wünschenswert, eine Deckschicht auf der erwähnten Harzschicht zu bilden. Die Bedeckung sollte eine sogenannte harte Deckschicht sein, so daß die Kratzfestigkeit der Linse verbessert werden kann. Besonders bevorzugt sind organische Verbindungen auf Siliciumbasis oder deren Hydrolysate, die durch die nachfolgende Formel (I) repräsentiert sind.
R¹aR²bSi(OR³)4-(a+b) (I)
Worin R¹ eine funktionelle Gruppe oder organische Verbindung mit 4-14 Kohlenstoffatomen, welche eine ungesättigte Doppelbindung haben, R² ein Kohlenwasserstoff mit 1-6 Kohlenstoffatomen oder ein halogenierter Kohlenwasserstoff, R³ eine Alkylgruppe mit 1-4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxyalkyl- oder Acylgruppe, a und b 0 bzw. 1 und a + b 1 oder 2 sind.
Von den Verbindungen mit der chemischen Formel (I) werden die nachfolgenden beiden Verbindungen auf Siliciumbasis, die durch die chemischen Formeln (II) und (III) repräsentiert sind, eingesetzt, wenn R¹ eine Epoxygruppe als funktionelle Gruppe enthält:
worin R&sup4; eine Alkylgruppe mit 1-4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxyalkyl- oder Acylgruppe, R&sup5; ein Kohlenwasserstoff mit 1-6 Kohlenstoffatomen oder ein halogenierter Kohlenwasserstoff, R&sup6; Wasserstoff oder eine Methylgruppe, m 2 oder 3, p eine Zahl zwischen 1 und 6 und q eine Zahl zwischen 0 und 2 ist.
worin R&sup7; eine Alkylgruppe mit 1-4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxyalkyl- oder Acylgruppe, R&sup8; ein Kohlenwasserstoff mit 1-4 Kohlenstoffatomen oder ein halogenierter Kohlenwasserstoff, I 2 oder 3 und a eine Zahl zwischen 1 und 4 ist.
Die durch die oben angegebenen allgemeinen Formeln repräsentierten Verbindungen haben alle Epoxygruppen. Sie werden daher als Epoxysilane bezeichnet.
Spezielle Beispiele für Epoxysilane sind γ-Glycydoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycydoxypropyltriethoxysilan, γ-Glycydoxypropyltrimethoxyethoxysilan, γ-Glycydoxypropyltriacetoxysilan, γ-Glycydoxypropylmethyldimethoxysilan, γ-Glycydoxypropylmethyldiethyloxysilan und β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrithoxysilan.
Weiter können von den Verbindungen der chemischen Formel (I) die nachfolgenden verwendet werden, wenn R¹ eine Epoxygruppe als funktionelle Gruppe enthält (unter Einfluß jener, bei denen a = 0 ist): verschiedene Arten von Trialkoxysilan-, Triacyloxysilan- und Trialkoxysialkoxysilan-Verbindungen, wie etwa Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, Vinyltrimethoxyethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Aminomethyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, γ-Chloropropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrithoxysilan und 3,3,3- Trifluoronpropyltrimethoxysilan.
Die beispielhaft angegebenen Verbindung in der chemischen Formel (I) sind alle Beispiel von trifunktionellen Verbindungen, für die gilt (a + b = 1), mit drei OR³- Restzellen, die an Si-Atome gebunden sind. Natürlich können auch bifunktionelle Verbindungen mit zwei OR³-Resten eingesetzt werden, für die gilt: (a + b = 2). Beispiele für solche bifunktionelle Verbindungen sind Dimethyl-dimethoxysilan, Diphenyl-dimethoxysilan, Methylphenyl-dimethoxysilan, Methylvinyl-dimethoxysilan und Dimethyl-diethoxysilan.
Es kann ein Typ einer Verbindung der chemischen Formel (I) verwendet werden, es können aber auch - in Abhängigkeit von der Zielstellung - zwei oder mehr Verbindungen gemischt verwendet werden.
Speziell wenn bifunktionelle Verbindungen verwendet werden, ist es wünschenswert, diese mit trifunktionellen Verbindungen zu kombinieren. Die Kombination ergibt, daß der Mittelwert gilt: 2 > a + b > 1.
Darüber hinaus ist es auch möglich, quadro- bzw. vierfunktionelle Verbindungen, für die gilt a + b = 0, zu kombinieren. Beispiele für solche quadrofunktionelle Verbindungen sind Methylsilicat, Ethylsilicat, Isopropylsilicat, n-Propylsilicat, n- Butylsilicat, t-Butylsilicat und sec-Butylsilicat.
Die Verbindungen der chemischen Formel (I) können so eingesetzt werden, wie sie sind, es ist aber wünschenswert, sie mit dem Ziel einer Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit und einer Verringerung der Härtungstemperatur als Hydrolisator ein zusetzen. Wenn zwei oder mehr Verbindungen mit derselben Anzahl freier Verbindungen in einer bi-quadrofunktionellen Verbindung kombiniert sind oder wenn zwei oder mehr Verbindungen mit einer unterschiedlichen Anzahl von freien Bindungen kombiniert werden, können sie nach einer Hydrolyse kombiniert werden, oder sie können vor der Hydrolyse kombiniert werden, und es kann sich eine Verbindungs- Hydrolyse anschließen. Die Hydrolyse bewirkt die Freisetzung des Alkohols, der zu HOR³ wird, und die Verbindung der chemischen Formel (I) wird zum entsprechenden Silanol gemäß einer der nachfolgenden chemischen Formeln (IV) oder (V).
Silanol ist ein Oligomeres, dessen Dehydratierungs-Kondensation schnell voranschreitet. Es kann daher nach der Hydrolyse 1-24 Stunden stehengelassen (gehärtet) werden, so daß diese Reaktion hinreichend voranschreitet.
Wenn diese Zusammensetzungen verwendet werden, ist es möglich, verschiedene Arten von Lösungsmitteln einzusetzen, etwa Wasser, niederer Alkohole, Aceton, Etther, Keton und Ester, um das Sol zu verbessern und die Härte zu steigern und das Fließen während der Beschichtung zu fördern und die Ebenheit der gehärteten Schicht zu verbessern.
Für das erwähnte Sol kann man Sole aus kleinen anorganischen Teilchen, wie etwa Zinkoxid, ein Oxid auf Siliciumbasis, Aluminiumoxid, Titanoxid, Kohlenoxid, Zinnoxid, Berryliumoxid, Antimonoxid, Wolframoxid, Ceroxid oder ein Komposit- Sol aus Zinnoxid und Wolframoxid, einsetzen.
Weiterhin müssen diese Sole nicht einzeln verwendet werden, sondern es können - je nach Erfordernis - zwei oder mehr kombiniert werden.
Wenn Titanoxid, Antimonoxid, Wolframoxid, Ceroxid, Zirkonoxid oder Zinnoxid als das Sol verwendet werden, wird der Brechungsindex des Komposits erhöht. Die Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt besonders überlegene Ergebnisse, wenn diese Art von Sol benutzt wird, was auf den erhöhten Brechungsindex zurückzuführen ist.
Wasser, Alkohol und andere organische Lösungsmittel werden als Dispergierungsmedium verwendet. Es ist von Vorteil, dem Sol ein organisches Amin oder einen anderen Stabilisator beizumischen.
Der Teilchendurchmesser des Sols sollte 1-200 um betragen, und 5-100 um sind besonders bevorzugt. Ist der Teilchendurchmesser kleiner, ist die Herstellung schwierig, die Stabilität des Sols selbst gering und die Effizienz niedrig. Ist der Teilchendurchmesser größer, sind die Stabilität bei der Beschichtung, die Transparenz der Schicht und die Ebenheit der Schicht geringer. Einige dieser Sole sind allgemein bekannt, und einige sind kommerziell erhältlich.
Darüber hinaus ist es auch möglich, ein denaturiertes Sol einzusetzen, in dem Zinnoxid mit einem Komposit-Sol aus Wolframoxid und Zinnoxid bedeckt ist. Bei diesem denaturierten Sol sind kolloidale Teilchen, die von zusammengesetzt kolloidalen Teilchen (kolloidalen Komposit-Teilchen umgeben sind, in einem Dispersionsmedium dispergiert. Kolloidale Teilchen (1) aus Zinnoxid (Sol) werden als Kern- Teilchen verwendet. Die Kern-Teilchen sind vollkommen oder unvollständig von kolloidalen Zinnoxid-Wolframoxid-Kompositteilchen (2) umgeben. Der Teilchendurchmesser der kolloidalen Zinnoxid-Teilchen (1), die den Kern bilden, beträgt im allgemeinen 4-50 nm. Der Teilchendurchmesser der umgebenden kolloidalen Komposit-Teilchen (2) ist allgemein 2-7 nm. Die den Kern bildenden Zinnoxid-Teilchen (1) sind positiv geladen. Aus diesem Grund leitet sich bei der Mischung mit dem durch die chemische Formel (I) repräsentierten Bestandteil das Molekül der chemischen Formel (I) von SiO-H + ab und hat eine negative Ladung, so daß es aggregiert (geliert). Im Gegensatz hierzu ist das Komposit-Teilchen (2) negativ geladen. Aus diesem Grund aggregiert es auch dann nicht, wenn es mit der chemischen Formel (I) gemischt wird.
Das Zinnoxid-Wolframoxid-Kompositsol wird allgemein durch Zugabe einer wässrigen Natriumstannatlösung zu einer wäßrigen Wolframsäurelösung hergestellt. Dies wird unter kräftigem Umrühren bei Raumtemperatur getan. Die wäßrige Wolframsäurelösung wird durch Ionenaustausch von Natriumwolframat hergestellt.
Das Gewichtsverhältnis des WO&sub3;/SnO&sub2; des Komposit-Sols liegt allgemein zwischen 0,5 und 100. Wenn ein Gewichtsverhältnis von kleiner als 0,5 oder größer als 100 verwendet wird, wenn ein solches Beschichtungs-Komposit präpariert und die Schicht gebildet wird, erhält man eine Schicht mit weniger guten Leistungsparametern.
Ein denaturiertes Sol wird durch Zugabe einer ersten Flüssigkeit zu einer zweiten Flüssigkeit unter kräftigem Umrühren bei Raumtemperatur hergestellt. Die erste Flüssigkeit hat 2-100 Gewichtsteile der gesamten Gewichtsverringerung des WO&sub3; und SnO&sub2; eines wäßrigen Sols des Komposits. Die zweite Flüssigkeit hat 100 Gewichtsteile der SnO&sub2;-Reduktion eines wäßrigen Sols des Zinnoxids (1). Auch in diesem Fall zeigt die erhaltene Schicht schlechtere Leistungsparameter, wenn weniger als 2 Gewichtsteile oder mehr als 100 Gewichtsteile eingesetzt werden. Der Teilchendurchmesser der kolloidalen Teilchen des denaturierten Sols mit der Doppelstruktur liegt allgemein zwischen 4,5 und 60 nm. Wenn das denaturierte Sol der ersten Flüssigkeit mit dem wäßrigen Sol des Zinnoxids (der zweiten Flüssigkeit) gemischt wird, ist anzunehmen, daß die Zinnoxidteilchen und die Komposit- Teilchen (die erste Flüssigkeit) chemisch gebunden sind. Aus diesem Grund wird angenommen, daß das hergestellte denaturierte Sol immer vorliegt, das heißt der Speicher nie leer wird. Diese Art von denaturiertem Sol selbst ist allgemein bekannt und im einzelnen Beispiel in der JP-B-3-217230 beschrieben. Zusätzlich zu den oben erwähnten Bestandteilen können diese - je nach Bedarf - mit verschiedenen Additiven kombiniert werden, um die Haftung am Grundmaterial (den geformten Gegenständen) auf der zu beschichtenden Seite zu verbessern oder um die Stabilität der Beschichtungs-Zusammensetzung zu verbessern. Beispiele solcher Additive sind pH-Einstellmittel, Viskositäts-Einstellmittel, Einebnungsmittel, Abflachungsmittel, Stabilisatoren, UV-Absorptionsmittel und Antioxidantien.
Es ist auch möglich, verschiedene oberflächenaktive Mittel zu kombinieren, so etwa ein oberflächenaktives Mittel vom Fluor-Typ und Block- oder Propf-Copolymere des Dimethylsiloxans und Alkylenoxids mit der Beschichtungs-Zusammensetzung. Die oberflächenaktiven Mittel verbessern das Fließen während der Beschichtung und verbessern die Ebenheit der Schicht, wodurch wiederum der Reibungskoeffizient der Schichtoberfläche gesenkt wird.
Es können allgemein bekannte Beschichtungsverfahren eingesetzt werden, wie die Bürstenbeschichtung, das Eintauchen, die Walzenbeschichtung, die Sprühbeschichtung und die Fließbeschichtung. Hierbei werden die Beschichtungsbedingungen hauptsächlich gemäß den Eigenschaften des Trägers bestimmt. Um die Reaktion und das Härten bei niedrigen Temperaturen zu fördern, können die folgenden Härtungs-Lösungsmittel eingesetzt werden. Härtungs-Lösungsmittel erbringen eine Zeitersparnis bei der Polymerisierung des Träger-Bestandteils bei der Bildung einer Schicht mit einer dreidimensionalen Verkettungsstruktur. Solche Lösungsmittel, welche die Stabilität der Beschichtungs-Zusammensetzung nachteilig beeinflussen könnten, sind jedoch nicht wünschenswert. Nachfolgend werden Beispiele für geeignete Härtungs-Lösungsmittel gegeben.

(1) Amine:

Monoethanolamin, Diethanolamin, Isopropanolamin, Ethylendiamin, Isopropylamin, Diisopropylamin, Morpholin, Triethanolamin, Diaminopropan, Aminoethylethnolamin. Dicyandiamid, Triehtyldiamin und 2-Ethyl-4-methylimidazol.

(2) Verschiedene Metallkomplexverbindungen:

Eine Aluminiumchelat-Verbindung, die durch die chemische Formel (VI) repräsentiert ist:
AlXnY3-n (VI)
worin X OL (L ist eine niedere Alkylgruppe) ist, n 1 oder 2 ist und Y mindestens ein Ligand von den von der allgemeinen Formel M¹COCH&sub2;COM² (wobei M¹ und M² niederer Alkylgruppen sind) oder M¹COCH&sub2;COOM² abgeleiteten ist.
Besonders brauchbar im Hinblick auf die Löslichkeit, Stabilität und die katalytische Härtung sind Chelatverbindungen, darunter Aluminium-Acetylacetat, Aluminium- bis-Ethylacetoacetat, Monoacetylacetonat, Aluminium-di-n-butoxid-monoethylacetoacetat und Aluminium-di-iso-propoxid-monomethylacetoacetat.
Andere brauchbare metallisch Komplexverbindungen sind etwa Chrom-Acetylacetonat, Titan- Acetylacetonat, Cobalt- Acetylacetonat, Eisen (III)- Acetylacetonat, Mangan- Acetylacetonat, Nickel- Acetylacetonat, EDTA sowie Komplexverbindungen des Al, Fe, Zn, Zr oder Ti.

(3) Metall-Alkoxide:

Aluminiumtriethoxid, Aluminium-tri-n-propoxid, Aluminium-tri-n-butoxid, Titantetraethoxid, Titantetra-n-butoxid und Titantetra-i-propoxid.

(4) Metallsalze:

Natriumacetat, Zinknaphthanat, Cobaltnaphthanat, Zinkoctylat und Zinnoctylat.

(5) Perchlorate:

Magnesiumperchlorat und Ammoniumperchlorat.

(6) Organische Säuren und ihre Anhydride:

Malonsäure, Bernsteinsäure, Tartarinsäure, Adipinsäure, Azetainsäure, Maleinsäure, O-Phthalsäure, Terephthalsäure, Fumarinsäure, Itaconsäure, Oxalessigsäure, wasserfreie Bernsteinsäure, wasserfreie Maleinsäure, wasserfreie Itaconsäure, 1,2-Dimethylmaleat-Anhydrid, wasserfreie Phthalsäure, Hexahydryphthalat- Anhydrid und wasserfreies Naphthalat.

(7) Lewis-Säuren:

Eisenchlorid und Aluminiumchlorid.

(8) Halogenierte Metalle:

Zinn(lI)-chlorid, Zinn(IV)-chlorid, Zinn(II)-bromid, Zinkchlorid, Zinkbromid, Titantetrachlorid, Titanbromid, Thalliumbromid, Germaniumchlorid, Hafniumchlorid, Bleichlorid und Bleibromid.
Die genannten Katalysatoren müssen nicht alleine eingesetzt werden, es können auch zwei oder mehrere miteinander vermischt sein.
Wenn der Träger-Bestandteil eine Epoxidgruppe hat, können Katalysatoren verwendet werden, die einen Ringöffnungs-Polymerisationskatalysator für die Oxidgruppe haben.
Eine Aluminiumchelat-Verbindung ist daher ein bevorzugter Katalysator. Die auf die erwähnte Harzschicht mit dem darin dispergierten Pigment aufgebrachte Deckschicht kann beispielsweise eine harte Deckschicht oder ein Antireflexionsfilm sein. Ein Harz auf Siliciumbasis ist eine bevorzugte harte Schicht, insofern sie einen Harztyp darstellt, der die Kratzfestigkeit erhöht. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein Harz auf Siliciumbasis beschränkt. Beispiele für andere einsetzbare harte Deckschichten sind Acrylharze, Melaminharze, Epoxidharze, Polyesterharze und Urethanharze.
Einige Verfahren des Aufbringens der Deckschicht sind das Eintauchverfahren, das Sprühbeschichtungsverfahren, das Walzenbeschichtungsverfahren, das Schleuderbeschichtungsverfahren und das Aufstreichen.
Die farbige Kunststofflinse der vorliegenden Erfindung, die auf die oben beschriebene Weise gebildet wurde, hat ein in einer Harzschicht dispergiertes Pigment, wobei die Schicht eine Dicke von einigen um in Bezug auf eine Linsendicke von einigen um. Die Deckschicht (beispielsweise die harte Deckschicht) hat eine Dicke von etwa 2 um. Die Schicht kann auf jeder Linsenoberfläche aufgebracht werden - auf diejenige mit der Harzschicht mit dem dispergierten Pigment oder auf diejenige mit der Deckschicht. Sie kann auf einer Oberfläche, beispielsweise auf der dem Auge zugewandten Oberfläche, oder auf beiden Oberflächen aufgebracht sein.
Die farbige Kunststofflinse gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch - falls erforderlich - mit einer Antireflexionsschicht oder anderen Schichten bedeckt sein.
Weil bei der farbigen Kunststofflinse gemäß der Erfindung eine Harzschicht mit einem darin dispergierten Pigment auf der Oberfläche des Linsensubstrats ausgebildet wird, gibt es keine Ungleichmäßigkeiten beim Färben; es ist ein gleichmäßiges und konsistentes Einfärben möglich. Darüber hinaus tritt keine Entfärbung bei langer Benutzungsdauer auf. Weiterhin tritt, wenn eine harte Deckschicht auf der Harzschicht mit dem darin dispergierten Pigment als eine Deckschicht gebildet wird, der Farbstoff nicht in die Lösung für die harte Beschichtung auf, wenn ein Eintauchen in die Lösung für die harte Beschichtung, etwa eines siliciumbasierten Harzes, vorgenommen wird.
Bei der Kunststofflinse gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Harzschicht zwischen der geformten Kunststofflinse, das heißt dem Kunststofflinsensubstrat, und der harten Deckschicht ausgebildet, so daß die Stoßfestigkeit der Kunststofflinse erhöht wird.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.

Ausführungsform 1:

Für den Urethanharz-Träger wurden 2 g des Pigments Micropigmo Black AM-BK2 (Handelsname der Orient Chemical Industries K. K.) mit ultrafeinen Teilchen einer Größe von 0,06 um in einem Träger dispergiert, der aus 40 g Urethanharz bestand, dessen Hauptbestandteile Polyisocyanat (Colonnade 2529, hergestellt von Japan Polyurethane K. K.) und Polyol (Nippolan 1100, hergestellt von Japan Polyurethane K. K.) sind. Als oberflächenaktives Mittel wurden 0,2 g FC-430, hergestellt von Sumitomo 3M K. K., eingesetzt. Diese Dispergierungslösung wurde durch Schleuderbeschichtung auf die konkave Oberfläche einer geformten bzw. gegossenen Kunststofflinse (CR-39) aufgebracht und eine Stunde bei 100ºC gehärtet. Die erhaltene Linse wurde in eine Harzlösung auf Siliciumbasis eingetaucht, und es wurde eine gehärtete Harzschicht auf Siliciumbasis gebildet.
Ein Beispiel für das Beschichten und das Verfahren zur Herstellung der siliciumbasierten Harzlösung wird jetzt erläutert. Eine Vormischung A und eine Vormischung B werden präpariert, und auf deren Grundlage wird die Beschichtungslösung präpariert.

(1) Herstellung der Vormischung A:

248 Gewichtsteile γ-Glycydoxypropylmethyl-diethoxysilan wurden in ein mit einem Rührer ausgerüstetes Reaktionsgefäß gebracht. 36 Gewichtsteile einer 0,05- normalen wäßrigen Salzsäurelösung wurden in einer Charge in den Reaktionsbehälter gegeben, während mit einem magnetischen Rührer kräftig umgerührt wurde.
Unmittelbar nach der Zugabe war die Lösung heterogen. Während des Umrührens für mehrere Minuten wurde daraus jedoch eine homogene, farblose und klare Lösung. Das Umrühren wurde dann für eine Stunde fortgesetzt, um ein Hydrolysat zu erhalten.
Nach Zugabe von 56,6 Gewichtsteilen Ethanol und 53,4 Gewichtsteilen Ethylenglykol zum Hydrolysat wurden 4,7 Gewichtsteile Aluminium-acetylacetonat hinzugegeben. Diese wurden ausreichend gemischt und aufgelöst, womit die Vormischung A hergestellt war.

(2) Herstellung der Vormischung B:

212,4 Gewichtsteile γ-Glycydoxypropyl-trimethoxysilan wurden in ein mit einem Rührer ausgestattetes Reaktionsgefäß gebracht. Die Temperatur im Gefäß wurde bei 10ºC gehalten. 48,6 Gewichtsteile einer 0,01-normalen wäßrigen Salzsäurelösung wurden nach und nach in das Reaktionsgefäß titriert, wobei mit einem magnetischen Rührer kräftig gerührt wurde. Das Kühlen wurde beendet, und es wurde ein homogenes, farbloses und klares Hydrolysat im Lösungs-Zustand erhalten.
Nach Zugabe von 77,1 Gewichtsteilen Ethanol und 37,7 Gewichtsteilen Ethylenglykol zum Hydrolysat wurden 7,65 Gewichtsteile Aluminium-Acetylacetonat hinzugegeben, und alles wurde genügend gemischt und aufgelöst, womit die Vormischung B präpariert war.

(3) Herstellung der Beschichtungs-Zusammensetzung:

Das wäßrige Komposit-Sol wurde durch Zugabe einer wäßrigen Natriumstannatlösung unter kräftigem Umrühren bei Raumtemperatur zu einer wäßrigen Wolframsäurelösung hergestellt, welche durch Ionenaustausch einer wäßrigen Natriumwolframatlösung hergestellt worden war. Das Gewichtsverhältnis von WO&sub3; zu SnO&sub2; in diesem Sol ist etwa 1. Der Teilchendurchmesser beträgt etwa 4-5 nm.
Als nächstes wurden 100 Gewichtsteile der SnO&sub2;-Reduktion eines wäßrigen Zinnoxidsols (mit einem Teilchendurchmesser zwischen 740 nm), welches, im Handel erhältlich ist, eingesetzt. Im Gegensatz hierzu wurde das denaturierte Sol (mit einem spezifischen Gewicht von 1,030) durch Zugabe des erwähnten Komposit-Sols in einem Anteil von 25-60 Gewichtsteilen der gesamten Gewichtsreduktion des WO&sub3; und SnO&sub2; unter Umrühren bei Raumtemperatur hergestellt. Danach wurde eine Reinigungsbehandlung ausgeführt, um ein denaturiertes Sol in hoher Konzentration mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,172 zu erhalten. Die kolloidalen Teilchen dieses Sols haben eine Doppelstruktur, bei der Komposit- Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von etwa 4-5 nm einen Kern aus Zinnchlorid-Teilchen mit einem Teilchendurchmesser zwischen etwa 740 nm umgeben.
100 Gewichtsteile (worunter nicht der Feststoffgehalt zu verstehen ist) der Vormischungen A und B, die gemäß den Punkten (1) und (2) oben präpariert wurden, wurden ausgewogen und in einen Glasbehälter gefüllt. 50 Gewichtsteile (worunter nicht der Feststoffgehalt zu verstehen ist) des auf die oben beschriebene Weise hergestellten hochkonzentrierten denaturierten Sols und 0,4 Gewichtsteile eines oberflächenaktiven Mittels auf Siliciumbasis wurden hinzugegeben. Durch ausrei chendes Umrühren und Mischen wurde eine homogene, farblose und klare Lösung einer Beschichtungs-Zusammensetzung hergestellt.

(4) Beschichtung:

Es wurde eine CR-39-Brillenglaslinse verwendet, und die erwähnte Beschichtungs- Zusammensetzung wurde mittels des Eintauchverfahrens (mit einer Anhebegeschwindigkeit von 10 cm/mm) aufgebracht. Es wurde eine Wärmebehandlung für zwei Stunden bei 100ºC ausgeführt, und die Schicht war gehärtet.
Fig. 1 zeigt die spektrale Durchlässigkeitskurve 1 der Linse vor Ausbildung der gehärteten Harzschicht auf Siliciumbasis sowie die spektrale Durchlässigkeitskurve 2 der Linsennachbildung der gehärteten Harzschicht auf Siliciumbasis. Die Lichtdurchlässigkeit der farbigen Linse war 63%, und es wurde eine homogene Linse mit hoher Klarheit erhalten. Auch wenn eine gehärtete Harzschicht auf Siliciumbasis aufgebracht wurde, änderten sich weder der Farbton noch die Lichtdurchlässigkeit, und die Farbdifferenz vor und nach Aufbringen des Harzes auf Siliciumbasis war 0,6%.

Ausführungsform 2:

4 g des Pigments Micropigmo Green AM-GN2 (Handelsname der Orient Chemical Industries K. K.) mit ultrafeinen Teilchen von 0,07 um wurden in einem aus 40 g Urethanharz gemäß der ersten Ausführungsform und 0,2 g eines oberflächenaktiven Mittels bestehenden Trägers dispergiert. Diese Dispergierungslösung wurde durch Schleuderbeschichtung auf die konkave Oberfläche der gleichen gegossenen Kunststofflinse aufgebracht, wie sie bei der ersten Ausführungsform benutzt wurde, und es wurde ein Härten bei 100ºC für eine Stunde ausgeführt. Weiterhin wurde diese Linse in die bei der ersten Ausführungsform verwendete Harzlösung auf Siliciumbasis eingetaucht, und es wurde eine gehärtete Harzschicht auf Siliciumbasis ausgebildet.
Fig. 2 zeigt die spektrale Durchlässigkeitskurve 3 der Linse vor Ausbildung der gehärteten Harzschicht auf Siliciumbasis sowie die spektrale Durchlässigkeitskurve 4 der Linsennachbildung der gehärteten Harzschicht auf Siliciumbasis. Die Lichtdurchlässigkeit der farbigen Kunststofflinse lag bei 81%, und es wurde eine homogene Linse mit hoher Klarheit erhalten. Auch wenn eine gehärtete Harzschicht auf Siliciumbasis aufgebracht wurde, änderten sich weder der Farbton noch die Lichtdurchlässigkeit, und die Farbdifferenz vor und nach dem Aufbringen des Harzes auf Siliciumbasis war 0,9%.

Vergleichsbeispiel:

Die Farbstofflösung KPRD RED 306 Dye (hergestellt von Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.) wurde zusammen mit einem oberflächenaktiven Mittel in Wasser dispergiert. Die erhalten Dispersion wurde dann erwärmt, und eine geformte bzw. gegossene Kunststofflinse, wie sie bei der ersten Ausführungsform verwendet wurde, wurde darin für etwa 10 Minuten eingetaucht. Im Ergebnis ergab sich eine Färbung bis auf eine Lichtdurchlässigkeit von 56%. Die nunmehr farbige Kunststofflinse wurde in ein Urethanharz eingetaucht, welches dasselbe wie bei der ersten Ausführungsform war, und nach dem Eintauchen in eine Harzlösung auf Siliconbasis nach dem Warmhärten wurde beobachtet, daß Farbstoff in die Harzlösung auf Siliciumbasis ausgetreten war.
Fig. 3 zeigt die spektrale Durchlässigkeitskurve 5 vor Bildung einer Urethan- Harzschicht und Nachfärbung durch einen Farbstoff, Die spektrale Durchlässigkeitskurve 6 zeigt das Transmissionsvermögen vor Bildung einer Harzschicht auf Siliciumbasis und nach Bildung einer Urethanharzschicht. Die spektrale Durchlässigkeitskurve 7 zeigt das Transmissionsvermögen nach Bildung einer Harzschicht auf Siliciumbasis. Durch das Eintauchen in eine Harzlösung auf Siliciumbasis wurde die Lichtdurchlässigkeit 66%, und die Farbdifferenz vor und nach dem Aufbringen des Harzes auf Siliciumbasis betrug 19,24%, es fand also eine starke Entfärbung statt.
Weil das Färben bei der Kunststofflinse der vorliegenden Erfindung so erfolgt, daß sich aus dem Färbemittel keine Farbdifferenz ergibt, und weil eine Harzschicht mit einem darin dispergierten Pigment auf der Linsenoberfläche gebildet wird, kann eine farbige Kunststofflinse mit überlegener Wetterfestigkeit und Lichtbeständigkeit erhalten werden.
Wenn eine harte Deckschicht, etwa eine Harzschicht auf Siliciumbasis, auf der Harzschicht mit dem darin dispergierten Pigment ausgebildet wird, tritt das Pigment auch beim Eintauchen in die Lösung für die harte Beschichtung nicht aus. Es gibt daher keine Änderung im Farbton nach der Harzbeschichtungs-Bearbeitung in Folge einer Entfärbung, und die harte Deckschicht wird nicht gefärbt.
Das in einer Harzschicht dispergierte Pigment spielt die Rolle eines Mittels zur Verbesserung der Stoßfestigkeit zwischen dem Grundmaterial der Kunststofflinse und der harten Deckschicht. Wenn ein Harz mit erhöhter Stoßfestigkeit, etwa ein Urethanharz, als Harzträger für das Pigment eingesetzt wird, wird die Stoßfestigkeit noch weiter verbessert.

Claims

1. Farbige Kunststofflinse, welche aufweist:

- ein Kunststoff-Linsensubstrat,

- eine stoßbeständige Harzschicht, die auf einer der beiden optischen Hauptflächen des Kunststoff-Linsensubstrates gebildet ist, und

- eine harte Deckschicht auf Siliciumbasis, die auf der stoßbeständigen Harzschicht gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die stoßbeständige Harzschicht ein in der Harzschicht dispergiertes Pigment aufweist.

2. Farbige Kunststofflinse, nach Anspruch 1, wobei das Kunststoff-Linsensubstrat aus einem Polyurethanharz gebildet ist und die stoßbeständige Harzschicht aus einem Urethanharz gebildet ist.

3. Farbige Kunststofflinse nach Anspruch 2, wobei die Harzschicht aus einem Polyurethan gebildet ist, welches aus Polyisocyanat und Polyol als Hauptbestandteilen abgeleitet ist.

4. Farbige Kunststofflinse nach Anspruch 3, wobei das Polyisocyanat ausgewählt ist aus Hexamethylen-Isocyanat, Isophoron- Diisocyanat, 4,4'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat, hydrogeniertem Xylen- Diisocyanat, lsocyanurat, Allophanat und einem mit Acetoessigsäure, Malonsäure und Methylethylketoxim geblockten Carbodiimid.

5. Farbige Kunststofflinse nach Anspruch 3, wobei das Polyol ausgewählt ist aus Alkylenglykolen, Polyalkylenglykolen, Poly- Alkylenadipaten, Poly-n-caprolactonen, Polybutadienglykolen, Poly- Alkylencarbonaten und siliciumhaltigen Polyolen.

6. Farbige Kunststofflinse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die stoßbeständige Harzschicht Pigmentteilchen eines Durchmessers von 0,1 um oder weniger enthält.

7. Farbige Kunststofflinse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die harte Deckschicht mindestens ein Sol, welches aus Zinkoxid, einem Oxid auf Siliciumbasis, Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirkonoxid, Zinnoxid, Berylliumoxid, Antimonoxid, Wolframoxid, Ceroxid und einem Komposit-Sol aus Zinnoxid und Wolframoxid ausgewählt ist.

8. Farbige Kunststofflinse nach Anspruch 7, wobei das Sol einen Teilchendurchmesser zwischen 1 und 200 um hat.

9. Farbige Kunststofflinse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die harte Deckschicht auf Siliciumbasis ein Epoxisilan ist.

10. Farbige Kunststofflinse nach Anspruch 9, wobei das Epoxisilan ausgewählt ist aus γ-Glycydoxypropyl-Trimethoxysilan, γ- Glycydoxypropyl-Triethoxysilan, γ-Glycydoxypropyl-Trimethoxyethoxysilan, γ-Glycydoxypropyl-Triacetoxysilan, γ-Glycydoxypropylmethyl- Dimethoxysilan, γ-Glycydoxypropylmethyl-Diethoxysilan und β-(3,4- Epoxycyclohexyl)ethyl-Triethoxysilan.

11. Farbige Kunststofflinse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die harte Deckschicht auf Siliciumbasis aus mindestens einer Verbindung gebildet ist, die ausgewählt ist aus Trialkoxysilan, Triacyloxysilan, Trialkoxyalkoxysilan, Dimethyl-Dimethoxysilan, Diphenyl-Dimethoxysilan, Methylphenyl-Dimethoxysilan, Methylvinyl-Dimethoxysilan oder Dimethyl- Diethoxysilan, Methylsilikat, Ethylsilikat, Isopropylsilikat, n-Propylsilikat, n- Butylsilikat, t-Butylsilikat und sec-Butylsilikat.

12. Verfahren zur Herstellung einer farbigen Kunststofflinse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welches aufweist:

a) Bereitstellen eines Kunststoff-Linsensubstrates,

b) Bereitstellen eines stoßbeständigen Harzes,

c) Aufbringen des stoßbeständigen Harzes auf eine der beiden optischen Hauptflächen des Kunststoff-Linsensubstrates zur Ausbildung einer Harzschicht, und

d) Ausbilden einer harten Deckschicht auf Siliciumbasis auf der Harzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß

im Schritt b) ein Pigment in dem stoßbeständigen Harz dispergiert wird.